同步數字系列網全部資源容量的使用方法及裝置的製作方法

2023-05-13 17:30:31

專利名稱：同步數字系列網全部資源容量的使用方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於利用在有數據(分組)網絡的情況下受保護機制支配的同步數字系列網絡的全部資源容量的方法，以及實現這一方法的相關裝置。
背景技術：
當數據分組網絡被部署在同步數字系列網絡(如SDH或SONET)基礎結構上時，既承載時分復用(TDM)也承載數據(分組)業務。下文將用術語SPH/SONRT來標識同步數字系列網絡。
在被組織為環形配置的SDH/SONET網絡中，所使用的一種最常見的保護系統是著名的MS-SPRING保護機制，ITU-T G.841標準中對其進行了描述，由此傳輸容量通信/在工作和保護容量力/信道之間劃分。每一工作信道具有相應的保護信道，該保護信道被MS-SPRING保護機制用來在故障情況下恢復工作信道的業務。
在正常無故障的情況下，工作信道承載數據和TDM業務，保護信道可用來承載所謂的低優先級「附加業務」。
但是在故障的情況下，由MS-SPRING保護機制預佔保護信道內的低優先級「附加業務」，以允許恢復工作信道的業務。
因此，這種保護機制的主要缺點就是實際上總SDH/SONET容量資源的50％被浪費且通常未能用於傳輸業務，這只是因為在故障的情況下該業務必須被預佔，該方法嚴重降低了傳送附加業務的可靠性。
由於迫切需要在SDH/SONET上傳輸數據，該問題就尤其重要，因此必須以一種更有效的方式來利用SDH/SONET容量。
同樣的考慮適用於具有所用的其他類型的保護的環型或網格型網絡的更一般的情形，該其它類型的保護例如環形子網連接保護(SNCP)，在SNCP中保護容量在N個工作容量中共享。
發明概述因此，本發明的主要目的是提供一種用於利用有數據(分組)網絡的情況下受保護機制支配的SDH/SONET網絡的全部資源容量的方法。
本發明的另一個目的是提供一種用於實現該方法的裝置。
本發明的基本思想是不論在正常還是故障情況下，利用全部SDH/SONET保護(空閒)容量來承載數據業務。
更具體地講，在無故障情況下，工作容量承載TDM和各種類型的數據業務(高、中、低優先級)，而保護信道可只傳輸低優先級數據業務。
在故障情況下，工作容量中斷，並且-TDM業務受已知的保護機制支配，轉移到保護容量上；-高(和中)優先級數據業務部分轉移到保護容量上；-部分數據低優先級附加業務(在正常情況下，在保護容量上傳輸)將和在工作容量上傳輸的數據業務的低優先級盡力型部分共享剩餘的保護容量。
在另一個實施例中，保護容量在正常和故障情況下也承載下面定義的非預佔無保護業務(NUT)數據業務。
本發明的方法主題適用於任何種類的，比如環形或網格形、物理或虛擬的，且具有如MS/SPRING、SNCP等任何已知的所用的保護機制的SDH/SONET網絡。
這些及進一步的目的是通過所附的權利要求書中描述的方法和裝置來實現的，該權利要求書被認為是本專利說明書的組成部分。


通過由僅僅是示例性的而非限制性的實例給出的以下詳細描述並結合附圖閱讀，本發明將會變得清楚，其中圖1顯示了已知的環狀網絡SDH/SONET節點的示意圖；圖2顯示了按照本發明的第一變例在故障的情況下SDH/SONET節點的行為；圖3和4顯示在有NUT數據業務部分的情況下按照本發明的第二變例的SDH/SONET節點的行為；圖5、6和7顯示了實現本發明的SDH/SONET節點的內部構成。
具體實施例方式
參見圖1，NE示出了已知的環狀網絡SDH/SONET節點的示意圖，其中使用已知的MS-SPRING保護機制。該環可以是物理環或虛擬環，虛擬環是物理網格拓撲上建立的子網絡。
在節點間通過工作連接容量WRK和保護(空閒)連接容量PROT來提供連接資源，保護連接容量通常等於工作連接容量。
當數據分組網絡PKT部署在SDH/SONET環型基礎結構上時，時分復用(TDM)和數據業務DATA都得在SDH/SONET環上承載。根據優先級/重要性的級別，數據業務可具有不同級別的業務等級CoS。
下面，參照以下三個已知的業務等級高優先級、中優先級、低(盡力型)優先級的業務等級，但顯然也可以採用任何不同的劃分。
高優先級是具有對其採用的保證帶寬和完全保護的數據業務，如TDM業務，中優先級CoS是具有兩個業務部分的數據業務，一部分象高優先級的那樣，具有保證帶寬，另一部分不具有保證帶寬；低優先級CoS是不具有保證帶寬的盡力型的數據業務。
此後，數據業務將用DT-H、DT-L表示，DT-H是高優先級CoS和中優先級CoS的具有保證帶寬和完全保護第一部分，不具有保證帶寬的DT-L是中優先級CoS的第二部分和低優先級CoS。
在正常無故障的情況下，工作容量WRK承載所有的TDM和數據業務DT-H，並根據總容量，可能還承載部分數據業務DT-L。而保護(空閒)容量PROT根據前面所述的預佔問題，可用於也可不用於承載附加數據業務DT-L(後文簡寫為附加業務DT-L)。
參見圖2，描述了本發明的第一實施例，該實施例涉及用來承載盡力型等級的數據業務的空閒容量PROT的情況，在故障的情況下，工作容量WRK中斷，然後-TDM業務受已知MS-SPRING保護機制支配，由此TDM業務象那樣轉移到保護容量PROT上；-象TDM一樣，數據業務DT-H轉移到保護容量PROT上。
-根據後面描述的共享機制，在空閒容量PROT上傳輸的部分附加業務DT-L將和在工作容量WRK(現在被保護)上傳輸的數據業務DT-L共享剩餘的保護容量PROT。這樣，盡力型業務不是預佔的，因此業務沒有中斷，但只是由於共享保護容量PROT的剩餘部分DT-L1的可用傳輸資源，造成服務降級。
參見圖3，描述了本發明的第二實施例，該實施例涉及當部分保護容量PROT被預留以承載所謂非預佔無保護業務(NUT)數據業務時的情形，NUT數據業務不能被MS-SPRING機制使用或預佔。NUT容量只能被數據網絡使用，如果需要也可受L2層保護機制(例如，RPR，ATM等)支配。
參見圖4，在故障情況下，工作容量WRK中斷，除了不可用、並必須保持不動的NUT部分以外，保護容量PROT象圖1的實施例那樣使用。
作為一個非限制性的實例，讓我們設想這樣的情形我們要通過使用典型的2F MS-SPRING被保護的SDH/SONET環基礎結構(容量為X，X＝155，622，2400，10000Mbps)傳輸10％的TDM業務和80％的數據業務。在傳統已知的方法中，X的50％被用作空閒容量而不可用。按照本建議，只有10％的該容量被用作空閒容量，用來保護佔總容量10％的TDM業務。餘下的容量由不同類型數據業務共享。
參見圖5、圖6和圖7，下面將說明網絡元件NE如何用來實現根據本發明的方法。
如圖5所示，可表示管理MS-SPRING保護機制的網絡元件NE的子系統，它基本上包含APS控制器APS-CONTR模塊和執行器ACTUATOR模塊。
根據SDH/SONET雙向環協議(ITU-T G.841標準)，APS-CONTR模塊通過在網絡的每個網絡元件NE上運行已知的APS引擎，管理MS-SPRING保護機制所用的信號協議。
APS-CONTR模塊基本上說是運行APS引擎的狀態機，它分析來自如下方面的輸入數據-來自SDH/SONET幀的，MS開銷的APS字節的輸入信號協議；-外部發起的命令；-在工作和/或保護信道上的檢測出的故障。
根據ITU-T G.841規定，APS-CONTR模塊必須開發到輸出SDH/SONET幀的MS開銷的APS字節的輸出信號協議，另外，ACTUATOR模塊要通過網絡元件中的交叉連接連接矩陣進行進一步的「本地動作」，也就是其必須根據MS-SPRING協議規定(為網絡元件)建立新的矩陣連接，以恢復發生故障的工作連接。
因此APS-CONTR子系統的行為如下-故障檢測器發出APS狀態機的觸發事件；-APS狀態機根據環的狀態和觸發事件，運行信號保護協議；-APS狀態機根據新的環狀態、業務量圖和環的拓撲，通過經由執行器在交叉連接上操作來進行動作以恢復工作連接。
就象後面將要描述的那樣，本發明不影響MS-SPRING機制的APS-CONTR模塊，它仍按已知的方式進行動作。本發明只影響執行器ACTUATOR模塊。
圖6、圖7顯示了網絡元件NE的交換部分TDM-SWC的內部構成，以及分別在無故障和故障情況下，它是如何按照本發明進行工作的。
TDM-SWC包括TDM業務的交換部分，該TDM業務來自輸入接口TDM-IF並被交換到輸出接口TDM-OF，該輸出接口TDM-OF在無故障情況下在工作信道WRK的TDM部分上發送TDM業務。
為簡化起見，傳輸中的業務沒有描述，因為描述的是該業務所源自的節點的行為。
TDM-SWC還包括來自輸入接口PKT-IF的數據業務的交換子系統PKT-SWC。
PKT-SWC包括-輸入映射器模塊MPR，它識別輸入數據業務的業務等級，即是高優先級業務(中優先級業務)DT-H還是低優先級業務DT-L。在無故障情況下，因為高優先級的數據業務部分必須受到保護，因此高優先級的數據業務部分在工作容量WRK的DATA部分進行承載。低優先級的部分既可以在工作容量WRK的DATA部分承載，也可以在空閒容量PROT上承載，因為作為盡力型業務其不能被保護。
-負載平衡器模塊L-BAL，其任務是不論是在無故障還是故障情況下，將數據業務指配到正確的輸出接口TDM-OF。
實際上負載平衡器L-BAL的任務是-通過將高優先級和低優先級的數據映射到SDH/SONET幀的不同虛容器(VC)中，一種屬於工作容量，而另一種屬於空閒容量，而將高優先級數據與低優先級數據區分開來；-為低優先級數據業務接入專用VC採用統計復用功能，這種功能可以是已知的統計時分復用(STDM)。STDM是一種時分復用形式，其中給定數據流可以根據其需要和其他數據流的要求動態地獲得或多或少的帶寬；其是公知的並用於如外線、LAN交換機和幀中繼交換機等設備中。
-在無故障和故障情況下平衡低優先級的數據業務。
在已知系統中，在故障和之後的保護倒換情況下，工作業務將接入保護信道，從而使附加業務從保護信道中移除。
更詳細地說，在已知的MS-SPRING系統中，與故障相鄰的節點管理所謂的「橋接」和「倒換」動作，保護過程中不涉及所有其他的節點(中間節點)；這些其他的節點只預佔它們的附加業務，在保護信道上建立通道連接。保護倒換(跨子網倒換和環型倒換)造成所有保護信道都用來恢復工作信道。
但實際上，根據本發明只有TDM業務和數據業務的高優先級部分必須被保護，它們的合計組成必須小於總工作容量。
參見圖7，在故障情況下，TDM和DT-H業務將改換路由到空閒容量PROT上，PROT的剩餘部分將用來承載DT-L業務。當然，因此將通過採用上述的統計復用功能來管理低優先級部分PT-L以向被保護的業務(TDM和DT-H)保證空閒資源。
為了實現這一特性，將影響MS-SPRING的執行器引擎。
在已知的MS-SPRING系統中，在故障情況下，執行器引擎當它從APS引擎接收到啟動命令後，在所有的空閒容量連接上執行如下動作-抑制所有的低優先級業務(強制AIS以避免誤連接)。
-橋接和倒換-它完成交叉連接功能以恢復工作業務-所有的空閒容量資源都用來恢復工作容量。
-清除AIS。
根據本發明，在故障的情況下，圖5所示、但也在圖6和7中示出的執行器引擎ACTUATOR，在空閒容量連接上執行如下動作-抑制部分低優先級業務(強制AIS不佔用全部容量)，只預佔保護TDM和DT-H業務所需的那部分。
-橋接和倒換-它完成交叉連接功能以恢復工作業務(TDM和DT-H)-不是所有的空閒容量資源都用來恢復工作容量。
-清除AIS。
-通過統計復用，平衡低優先級數據業務接入到剩餘的空閒容量。
在存在NUT業務部分的情況下，塊PKT-SWC以已知方式管理NUT，以將其分配在PROT容量中。
負載平衡器L-BAL和執行器用於在PROT容量內安排各種業務部分，保持NUT部分在正常和故障情況下不受影響。
因為本領域技術人員都能夠從上述描述的教導出發，實施本發明，不再描述進一步的實現方案細節。
本領域技術人員在考慮公開了本發明優選實施例的說明書和附圖之後，將會理解本發明的許多改變、修改和變形，以及其它利用和應用。所有這些不背離本發明的精神和範圍的改變、修改和變形以及其它利用和應用都被認為是在本發明的保護範圍之內。
例如，同樣的技術可適用於具有如環子網連接保護(SNCP)的所用的其它類型保護的環形或網格形網絡的更一般情形，在SNCP中保護容量在N個工作容量中共享。還有在已知的N1保護機制的情況下，在故障後轉移到相關保護容量的第一工作容量，其行為也像已知系統的上述實例中描述的情形那樣，因此，能實現本發明的方法主題的利用全部保護資源容量。
權利要求
1.用於利用在有數據(分組)網絡的情況下受保護機制支配的同步數字體系網絡的全部資源容量的方法，所述網絡包含在工作和保護容量信道上雙向傳送TDM和數據業務的節點，其特徵在於它包括以下步驟在故障的情況下，在受影響的節點，工作容量中斷；TDM業務受所述保護機制支配，並轉移到保護容量；部分高優先級數據業務轉移到保護容量；使在正常情況下在保護容量上傳輸的部分低優先級數據業務與在正常情況下在工作容量上傳輸的低優先級部分的數據業務以一種在正常和故障情況下全部保護容量都用於承載數據業務的方式共享剩餘的保護容量。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於它還包括步驟在正常和故障情況下，預留部分保護容量來承載非預佔無保護業務(NUT)數據業務。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述共享剩餘的保護容量以承載低優先級數據業務是通過對來自工作和保護容量的所述低優先級數據業務採用統計復用功能，以使得在故障的情況下不會有服務中斷、只會有服務降級來實現的。
4.根據權利要求1到3的任一個所述的方法，其特徵在於在所述網絡節點，執行器功能是在交叉連接的連接矩陣上執行的，由此在故障的情況下，為了恢復發生故障的工作容量，建立到保護容量信道的新的矩陣連接，在故障的情況下，所述執行器功能引起在所述的保護容量執行如下的動作抑制部分在發生故障前存在的低優先級業務，只預佔承載所述TDM和高優先級數據業務所需的部分；橋接和倒換操作交叉連接矩陣，以恢復TDM和高優先級數據業務；通過所述統計復用平衡低優先級數據業務接入到剩餘空閒容量。
5.根據權利要求1到4的任一個所述的方法，其特徵在於所述網絡是受MS-SPRING保護機制支配的環型網絡。
6.用於執行權利要求1到5的任一個的方法的網絡節點，其特徵在於它包括第一交換單元(TDM-SWC)，用於在無故障情況下將TDM業務倒換到工作信道(WRK)的TDM部分上，而在故障情況下，將TDM業務倒換到保護容量(PROT)上；數據業務的第二交換單元(RKT-SWC)，包括用於執行以下動作的電路識別輸入數據的業務等級，即所述高優先級數據業務(DT-H)還是低優先級數據業務(DT-L)；在無故障和故障情況下，將數據業務指配到所述工作容量或保護容量上的正確輸出，以在故障的情況下，根據所述統計復用功能所有高優先級數據業務(DT-H)倒換到保護容量，低優先級數據業務(DT-L)倒換到保護容量上。
7.根據權利要求6所述的網絡節點，其特徵在於所述第二交換單元(PKT-SWC)包括輸入映射器模塊(MPR)，用於所述識別輸入數據的業務等級；負載平衡器模塊(L-BAL)，用於所述的在無故障和故障情況下將數據業務指配到正確的輸出，所述負載平衡器(L-BAL)包括用於以下的電路通過將高優先級和低優先級數據映射到同步數字系列幀的不同虛容器(VC)中將高優先級數據與低優先級數據區分開來；為低優先級數據業務接入專用的虛容器(VC)採用所述統計復用功能；在無故障和故障情況下，平衡低優先級數據業務(DT-L)，以在故障情況下，所述低優先級數據業務根據所述統計復用功能倒換到保護容量上。
8.同步數字體系網絡，具有其上部署的數據(分組)網絡，受保護機制支配，所述網絡包括用於執行權利要求1到5的任一個的方法的裝置。
9.同步數字體系網絡，具有其上部署的數據(分組)網絡，受保護機制支配，所述網絡包括按照權利要求6或7的任一個的網絡節點。
全文摘要
本發明提供了一種用於利用在有數據(分組)網絡的情況下具有保護系統的同步數字系列基礎結構的全部資源容量的方法和裝置，其中在正常和故障情況下全部SDH/SONET保護(空閒)容量都用於承載數據業務。在故障情況下，工作容量中斷，TDM業務受保護機制支配，並轉移到保護容量，高優先級(和中優先級)數據業務部分轉移到保護容量，(正常情況下在保護容量上傳輸的)部分數據低優先級附加業務將與在工作容量上傳輸的數據業務的低優先級盡力型部分共享剩餘保護容量。
文檔編號H04L12/437GK1540943SQ20031012125
公開日2004年10月27日 申請日期2003年12月15日 優先權日2003年4月22日
發明者V·馬斯科洛, V 馬斯科洛 申請人:阿爾卡特公司